Αναχαίτιση βιολογικής επεξεργασίας υπόγειων υδάτων για την απομάκρυνση εξασθενούς χρωμίου σε αναερόβιες και ανοξικές-αναερόβιες συνθήκες

Κουτσογιάννης, Κωνσταντίνος; Koutsogiannis, Konstantinos

dc.contributor.author	Κουτσογιάννης, Κωνσταντίνος	el
dc.contributor.author	Koutsogiannis, Konstantinos	en
dc.date.accessioned	2015-09-09T08:16:28Z
dc.date.available	2015-09-09T08:16:28Z
dc.date.issued	2015-09-09
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/41225
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.10011
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/gr/	*
dc.subject	Χρώμιο	el
dc.subject	Αναερόβια	el
dc.subject	Ανοξική	el
dc.subject	Αναχαίτιση	el
dc.subject	Εξασθενές	el
dc.subject	Chromium	en
dc.subject	Anaerobic	en
dc.subject	Anoxic	en
dc.subject	Inhibition	en
dc.subject	Hexavalent	en
dc.title	Αναχαίτιση βιολογικής επεξεργασίας υπόγειων υδάτων για την απομάκρυνση εξασθενούς χρωμίου σε αναερόβιες και ανοξικές-αναερόβιες συνθήκες	el
dc.title	Inhibition of biological treatment of groundwater for the removal of hexavalent chromium in anaerobic and anoxic – anaerobic conditions	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Βιολογική επεξεργασία χρωμίου	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-07-16
heal.abstract	Το χρώμιο το συναντάμε στη φύση σε δύο κύριες μορφές, το τρισθενές και το εξασθενές, με το πρώτο να προέρχεται από φυσικές διεργασίες ενώ το δεύτερο από ανθρώπινες δραστηριότητες. Η ύπαρξη εξασθενούς χρωμίου στα υπόγεια και επιφανειακά νερά αποτελεί σημαντικότατο πρόβλημα στην Ελλάδα, με επεκτάσεις στην ύδρευση και άρδευση εκτεταμένων περιοχών. Οι υψηλές συγκεντρώσεις εξασθενούς χρωμίου μπορούν να επιφέρουν πλήθος προβλημάτων στην ανθρώπινη υγεία. Ύστερα από την εφαρμογή αρκετών φυσικοχημικών μεθόδων, ολοένα και περισσότερο αναζητούνται λύσεις για περισσότερο αποδοτικούς και οικονομικούς τρόπους απομάκρυνσής του. Η βιολογική αναγωγή του εξασθενούς χρωμίου έχει μελετηθεί εντατικά τα τελευταία χρόνια και από το Εργαστήριο Υγειονομικής Τεχνολογίας του Εθνικού Μετσοβίου Πολυτεχνείου, κυρίως με αφορμή την ρύπανση της λεκάνης απορροής του Ασωπού όπου ανιχνεύτηκαν υψηλές συγκεντρώσεις εξασθενούς χρωμίου. Αν και η πλειοψηφία των αποτελεσμάτων που προέκυψαν αναφέρεται σε χαμηλές συγκεντρώσεις εξασθενούς χρωμίου, τα συστήματα αυτά αποδείχθηκαν ιδιαίτερα αποδοτικά ενώ η σχετικά απλή λειτουργία τους σε συνδυασμό με την οικονομικότητά τους τα καθιστούν ιδανικά, και για εφαρμογή σε μεγάλη κλίμακα. Έτσι και η παρούσα διπλωματική εργασία διεξάγεται στο πλαίσιο της προσπάθειας αντιμετώπισης αυτού του προβλήματος με απώτερο σκοπό τη διερεύνηση της τιμής της συγκέντρωσης του εξασθενούς χρωμίου για την οποία αναχαιτίζεται η βιολογική επεξεργασία των υπόγειων υδάτων που είναι ρυπασμένα από αυτό. Συγκεκριμένα εξετάστηκαν δύο συστήματα ενεργού ιλύος, ένα αναερόβιο για συγκεντρώσεις εξασθενούς χρωμίου 1800 και 2500 μg/L, και ένα ανοξικό-αναερόβιο για συγκεντρώσεις εξασθενούς χρωμίου 3600,4500 και 7000 μg/L. Τα πειράματα αυτά διήρκησαν έξι μήνες και πραγματοποιήθηκαν στο Εργαστήριο Υγειονομικής Τεχνολογίας (Ε.Υ.Τ) του Εθνικού Μετσοβίου Πολυτεχνείου (Ε.Μ.Π) Κατά τη διάρκεια των πειραμάτων χρησιμοποιήθηκαν αντιδραστήρες διαλείποντος έργου (SBR), οι οποίοι σχεδιάστηκαν με υδραυλικό χρόνο παραμονής 24 ώρες και χρόνο παραμονής στερεών τις 10 μέρες. Η προσομοίωση των βεβαρημένων υπογείων υδάτων με εξασθενές χρώμιο έγινε, πρακτικά, με νερό βρύσης το οποίο τροφοδοτούνταν καθημερινά με τις παραπάνω συγκεντρώσεις εξασθενούς χρωμίου αλλά και με φώσφορο και άζωτο, ενώ στην περίπτωση του ανοξικού-αναερόβιου αντιδραστήρα προσθέτονταν και ποσότητα νιτρικών. Τέλος μελετήθηκε και ο μέγιστος ρυθμός ανάπτυξης (μmax) των μικροοργανισμών που συμμετείχαν στους αντιδραστήρες SBR, μέσω πειραμάτων batch, για τις διάφορες τιμές εξασθενούς που εισέρχονταν στο σύστημα και αφού είχε επέλθει “steady- state ” για αυτούς. Όσον αναφορά το αναερόβιο σύστημα λειτούργησε αρκετά ικανοποιητικά για συγκέντρωση εισόδου 1800 μg/L, παρουσιάζοντας απόδοση 86,4% για την απομάκρυνση του διαλυτού COD και απόδοση κοντά στο 100% για την απομάκρυνση του εξασθενούς χρωμίου. Ταυτόχρονα για πλήρως εγκλιματισμένη βιομάζα η αναχαίτιση της βιολογικής λειτουργίας έφτασε το 70,5%. Από την άλλη το σύστημα που μελετήθηκε για συγκέντρωση εισόδου εξασθενούς 2500 μg/L δεν κατάφερε να λειτουργήσει σωστά παρουσιάζοντας φθίνουσα λειτουργία και θανάτωση της βιομάζας. Η απόδοση για την απομάκρυνση του εξασθενούς χρωμίου μετρήθηκε αρκετά χαμηλή στο 59% ενώ η αναχαίτιση έφτασε το 91%. Από την άλλη και τα αποτελέσματα του ανοξικού-αναερόβιού συστήματος ήταν ιδιαίτερα ικανοποιητικά, κυρίως για την απομάκρυνση του εξασθενούς χρωμίου. Για τις συγκεντρώσεις 3600, 4500 μg/L 7000 μg/L η απόδοση απομάκρυνσης ήταν πάνω από 99,9%. Η απόδοση για την απομάκρυνση διαλυτού COD για συγκέντρωση 3600 μg/L ήταν 96,1% για 4500 μg/L ήταν 85,3% και για 7000 μg/L ήταν 90,9%. Τόσο στο αναερόβιο όσο και στο ανοξικό-αναερόβιο,για όλες τις συγκεντρώσεις εισόδου, το ολικό χρώμιο στην έξοδο μετρήθηκε μεγαλύτερο από το ανώτατο όριο άρδευσης που έχει θέσει η Ελληνική νομοθεσία για το ολικό χρώμιο. Παρόλα αυτά επειδή η μορφή του ολικού χρωμίου ήταν τρισθενής δεν ετίθετο θέμα τοξικότητας. Τέλος αναφορικά με τα πειράματα batch, καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι ταχύτητα ανάπτυξης των μικροοργανισμών μειώνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης του εξασθενούς χρωμίου, δηλαδή, πως οι μικροοργανισμοί δυσκολεύονται να αναπτυχθούν καθώς αυξάνεται η συγκέντρωση εισόδου.	el
heal.abstract	Chromium is found in nature in two main forms, trivalent and hexavalent, the first of which is derived from natural processes and the second from human activities. The presence of hexavalent chromium in groundwater and surface water is a major problem in Greece, with expansions to water and irrigation of extensive areas. High concentrations of hexavalent chromium can cause many problems for human health. Following the implementation of several physicochemical methods, solutions are increasingly sought for more efficient and economical ways for his removal. For the past years, systems for the biological treatment of water polluted with hexavalent chromium have been a matter of studies in the Sanitary Engineering Laboratory of NTUA, mainly in response to the pollution of the Asopos basin where high concentrations of hexavalent chromium were detected. Although the majority of the results reported in low concentrations of hexavalent chromium, these systems have proven highly effective and relatively simple to operate in conjunction with economics makes them ideal and for large-scale application. Although the majority of the results referred to low concentrations of hexavalent chromium, these systems have proven highly effective and relatively simple to operate, which in conjunction with economic viability makes them ideal and for large-scale application. So this thesis is conducted under the effort to tackle this problem with the aim to investigate the value of the concentration of hexavalent chromium for which we have the inhibition of the biological treatment of groundwater that is contaminated with it. Specifically we examined two systems, an anaerobic for hexavalent chromium concentrations of 1800 and 2500 mg / L, and an anoxic-anaerobic for hexavalent chromium concentrations of 3600,4500 and 7000 mg / L. These experiments lasted six months and took place at the Laboratory of Sanitary Engineering (S.E.L), of National Technical University of Athens (NTUA). During the experiments we used batch reactors (SBR), which were designed with a hydraulic residence time of 24 hours and a solids residence time of 10 days. The simulation of burdened groundwater with hexavalent chromium was practically tap water which was fed daily with the concentrations above of hexavalent chromium in addition to phosphorous and nitrogen, while in the case of anoxic-anaerobic reactor extra amounts of nitrates were added. Finally we studied the maximum growth rate (μmax) of microorganisms involved in SBR reactors, through batch experiments, for various hexavalent values entered in the system since it reached "steady- state". The anaerobic system worked quite well for input concentration of 1800 mg / L, showing a 86.4% yield for the removal of the soluble COD and yield close to 100% for the removal of hexavalent chromium. Simultaneously for fully acclimated biomass the inhibition of biological treatment reached 70.5%. On the other hand the system studied for input concentration of hexavalent chromium 2500 mg / L failed to work properly presenting descending operation and the killing of biomass. The yield for the removal of hexavalent chromium measured sufficiently low at 59% while the inhibition reached 91%. Also the results of anoxic-anaerobic system was very satisfactory, especially for the removal of hexavalent chromium. For concentrations of 3600, 4500 and 7000 mg / L, the removal efficiency was over 99.9%. The efficiency for removing the soluble COD for the concentration of 3600 mg / L was 96.1% for 4500 mg / L was 85.3% and for 7000 mg / L was 90.9%. Both for the anaerobic and the anoxic-anaerobic system, for all input concentrations, total chromium was measured at the output larger than the upper irrigation limit that the Greek legislation has set for total chromium. However because the form of total chromium was the trivalent chromium there was no toxicity issue. Finally, regarding the batch experiments, we concluded that growth rate of microorganisms is reduced by increasing the concentration of hexavalent chromium, i.e., that the microorganisms encounter difficulties growing with increasing input concentration.	en
heal.advisorName	Μαμάης, Δανιήλ	el
heal.committeeMemberName	Μαμάης, Δανιήλ	el
heal.committeeMemberName	Νουτσόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Τσουκαλά, Βασιλική	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	180 σ.
heal.fullTextAvailability	true